兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個閉合回路,，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度t和t0不同時,，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢,，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),，該電動勢稱為熱電勢,。這兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶,，導(dǎo)體A,、B稱為熱電極,。兩個接點(diǎn),，一個稱熱端，又稱測量端或工作端,，測溫時將它置于被測介質(zhì)中,；另一個稱冷端，又稱參比端或自由端,，它通過導(dǎo)線與顯示儀表相連,。
        接觸電勢是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。兩種導(dǎo)體接觸時,，自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散,，在接觸處失去電子一側(cè)帶正電，得到電子一側(cè)帶負(fù)電,，擴(kuò)散達(dá)到動平衡時,，在接觸面的兩側(cè)就形成穩(wěn)定的接觸電勢。接觸電勢的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度,。兩接點(diǎn)的接觸電勢eAB（t）和eAB（t0）可表示為：
eAB（t）＝（Kt/e）ln（NAt/NBt）
eAB（t0）＝（Kt0/e）ln（NAt0/NBt0）
式中：K——波爾茲曼常數(shù),等于1.38E-6格爾/℃,；
          e——單位電荷，等于4.802E-10經(jīng)典單位,；
          NAt,、NBt和NAt0、NBt0——溫度分別為t和t0時,，A,、B兩種材料的電子密度。
        溫差電勢是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動勢,。同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時,，高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多，結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電,，低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電,，因此，在導(dǎo)體兩端便形成接觸電勢,，其大小可由A導(dǎo)體和B導(dǎo)體的電子密度的定積分求出,。
        熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢為
eAB（t, t0）=eAB（t）+eB（t,t0）-eAB（t0）-eA（t,t0）
        在總熱電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多,，可忽略不計,，則熱電偶的熱電勢可表示為：
eAB（t,t0）=eAB（t）-eAB（t0）
        對于已選定的熱電偶，當(dāng)參比端溫度t0恒定時,，eAB（t0）=c為常數(shù),，則總的熱電動勢就只與溫度t成單值函數(shù)關(guān)系，即eAB（t,t0）=eAB（t）-c=f（t）,，這一關(guān)系式在實際測量中是很有用的,，即只要測出eAB（t， t0）的大小,，就能得到被測溫度t,，這就是利用熱電偶測溫的原理。
        由熱電偶的測溫原理可知,，當(dāng)熱電偶材料選定以后,，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與測量端、參比端的熱電勢有關(guān),，只有參比端溫度t0為零或恒定不變,，熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。熱電偶的分度表也是以參比端溫度0℃作為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的,，而在實際使用過程中,，冷端溫度往往不為0℃，所以必須對參比端溫度進(jìn)行補(bǔ)償,；如果不補(bǔ)償?shù)脑?，則熱電偶的參比端溫度t0與儀表接線端溫度t1間的溫差t0-t1則越大，測量誤差也就越大,。
        實際應(yīng)用時,，由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中，溫度變化較大,，如不采取措施,，接線盒內(nèi)溫度既不可能為零，也不可能保持某個溫度恒定不變,，由此引起測量誤差,。由于與熱電偶相連的二次儀表（如顯示器、記錄儀）、I/O 插卡等均帶環(huán)境溫度補(bǔ)償,，可對這些裝置與熱電偶的接線點(diǎn)（即儀表接線端）溫度t1進(jìn)行補(bǔ)償,。由此可見，關(guān)鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t0進(jìn)行補(bǔ)償,。目前有多種參比端補(bǔ)償方法,，如恒溫法、補(bǔ)償電橋法,、補(bǔ)償熱電偶法,、補(bǔ)償導(dǎo)線法等，但zui常用的就是補(bǔ)償導(dǎo)線法,。
        補(bǔ)償導(dǎo)線除了可減少測量誤差外,，還有以下優(yōu)點(diǎn)：可改善熱電偶測溫線路的物理性能和機(jī)械性能，如采用多股線芯或小直徑補(bǔ)償導(dǎo)線可提高線路的柔韌性,，使連接方便,，也易于屏蔽外界干擾；可降低測量線路成本,，尤其是R、S分度號的貴金屬熱電偶,，其效果更是顯著,。
        但在常用熱電偶中，分度號為B的雙鉑銠（鉑銠30-鉑銠6）熱電偶是一個例外,，它沒有的補(bǔ)償導(dǎo)線,，或者換一句話說，在實際應(yīng)用中,，它一般沒有必要使用補(bǔ)償導(dǎo)線,；但參比端溫度不等超過120℃。雙鉑銠熱電偶常用于1300~1600 ℃溫度段的測溫其低溫段的熱電勢出奇地低,，如100℃時的熱電勢僅 0.033mV,， 200℃時的熱電勢為0.178mV，與整個測溫范圍內(nèi)（0~1800 ℃）每100℃的平均熱電勢為0.700mV比較相差懸殊,，所以即使不補(bǔ)償,，造成的誤差也很小。例如當(dāng)熱端溫度為1300℃和1600℃時,，如參比端溫度t0=100℃時,，造成的誤差為±3.0℃，如t1=120℃ 時,，造成的誤差為±5.0℃,，均達(dá)到使用普通級補(bǔ)償導(dǎo)線±5℃的要求。但值得注意的是，如t0=200℃時,，則可能造成±16.3℃的誤差,，因此對雙鉑銠熱電偶來說，雖然在通常情況下可不使用補(bǔ)償導(dǎo)線,，但限制條件是參比端溫度t1≤120℃,，否則將造成較大的誤差。
        同樣的例外,，還有兩種不常用的熱電偶,，它們是鎳鈷-鎳鋁熱電偶200℃以下熱電勢幾乎為零，可不用補(bǔ)償導(dǎo)線,，和鎳鐵-鎳銅熱電偶在50℃以下的熱電勢微乎其微,，在這個溫度范圍內(nèi)也不用補(bǔ)償導(dǎo)線。
        R,、S分度號的鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶,，由于在低溫段100℃時兩者基本一致（R、S 分度號的熱電勢分別為0.647mV和0.646mV）,，200℃時稍有差別（R,、S 分度號的熱電勢分別為 1.467 mV和1.441mV），所以目前國內(nèi)市場上R,、S分度號的補(bǔ)償導(dǎo)線是通用的,。如將市場上通常采購得到的S分度號的補(bǔ)償導(dǎo)線用于R分度號的熱電偶，在100℃以下*,，即使到了耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線的極限溫度200℃,，當(dāng)熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃,、1300℃時,，所引起的誤差僅為2.5℃、2.2℃,、2.0℃,。